MATLAB电机拖动课程设计分析.docx
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MATLAB电机拖动课程设计分析
<一>、程序仿真图：
（1）、变压器空载运行
变压器空载运行仿真图
（2）、变压器负载运行
程序如下：
SN=10e3;U1N=380;U2N=220;r1=0.14;r2=0.035;x1=0.22;x2=0.055;rm=30;xm=310;ZL=4+j*3;
I1N=SN/U1N;
I2N=SN/U2N;
k=U1N/U2N;
Z1=r1+j*x1;
rr2=k^2*r2;xx2=k^2*x2;
ZZ2=rr2+j*xx2;
ZZL=k^2*ZL;
Zm=rm+j*xm;
Zd=Z1+1/（1/Zm+1/（1/ZZ2+ZZL））;
U11=U1N;
I11=U11/Zd;
E11=-（U11-I11*Z1）;
I221=E11/（ZZ2+ZZL）;
I21=k*I221;
U221=I221*ZZL;
U21=U221/k;
cospsi1=cos（angle（Zd））;
cospsi2=cos（angle（ZL））;
P1=abs（U11）*abs（I11）*cospsi1;
P2=abs（U21）*abs（I21）*cospsi2;
eta=P1/P2;
ImI=-E11/Zm;
pFe=abs（ImI）^2*rm;
pcu1=abs（I11）^2*r1;
pcu2=abs（I21）^2*r2;
disp（'原边电流='）,disp（abs（I11））
disp（'副边电流='）,disp（abs（I21））
disp（'副边电压='）,disp（abs（U21））
disp（'原边功率因素='）,disp（cospsi1）
disp（'原边功率='）,disp（P1）
disp（'副边功率因素='）,disp（cospsi2）
disp（'副边功率'）,disp（P2）
disp（'效率='）,disp（eta）
disp（'励磁电流='）,disp（abs（ImI））
disp（'铁损耗='）,disp（pFe）
disp（'原边铜损耗='）,disp（pcu1）
disp（'副路铜损耗='）,disp（pcu2）
（3）、直流电动机的转矩特性
程序如下：
Cm=10;Ra=1.8;k=.1;k1=.2;
Ia=0:
.01:
15;
Temb=Cm*k1*Ia;
plot（Ia,Temb,'k'）
holdon
axis（[0,20,0,60]）
Temc=Cm*k*Ia.^2;
plot（Ia,Temc,'b'）
holdon
Temt=Cm*k*Ia;
plot（Ia,Temt,'r'）
xlabel（'Ia[A]'）
ylabel（'Temc[N/m]'）
（4）、直流电动机的机械特性
程序如下：
U=220;Ra=0.17;p=2;N=398;a=1;psi=0.0103;Cpsi=0.0013;
Te=0:
0.1:
5;
Ce=p*N/60/a;
Cm=p*N/2/pi/a;
n=U/Ce/psi-Ra*Te/Ce/Cm/psi^2;
subplot（2,1,1）
plot（Te,n,'k'）
holdon
C1=1/Ce*（Cm/Cpsi）^.5;
C2=1/Ce/Cpsi;
n=C1*U*（Te+.001）.^（-.5）-C2*Ra;
subplot（2,1,2）
plot（Te,n,'b'）
holdon
axis（[0,5,0,60000]）
（5）、直流电动机软启动
直流电动机软启动的仿真图
（6）他励直流电动机的调节电枢电压调速：
仿真图：
他励电动机的调压调速仿真图
（7）、直流电动机的能耗制动
制动前的模型图：
直流电动机的能耗制动前的仿真图
制动后的仿真模型图：
直流电动机能耗制动后的仿真图
（8）、三相异步电动机的机械特性仿真
程序如下：
clc
clear
U1=220/sqrt（3）;
Nphase=3;
P=2;
fN=50;
R1=0.095;
X1=0.680;
X2=0.672;
Xm=18.7;
omegas=2*pi*fN/P;
nS=60*fN/P;
form=1:
5
ifm==1
R2=0.1;
elseifm==2
R2=0.2;
elseifm==3
R2=0.5;
elseifm==4
R2=1.0;
else
R2=1.5;
end
forn=1:
2000
s（n）=n/2000;
Tmech=Nphase*P*U1*2*R2/s（n）/omegas/[（R1+R2/s（n））^2+（X1+X2）^2];
plot（s（n）,Tmech）
holdon
end
holdon
end
holdon
end
holdon
end
holdon
end
holdon
xlabel（'转差率'）
ylabel（'电磁转矩'）
（9）、三相异步电动机的串电阻启动
三相异步电动机的串电阻启动仿真图
（10）、三相异步电动机的调压调速
三相异步电动机的调压调速仿真图
（11）、三相异步电动机的反转
三相异步电动机的反转仿真图
（12）、三相异步电动机的能耗制动：
三相异步电动机的能耗制动前的仿真图
三相异步电动机的能耗制动后的仿真图
<二>、运行结果：
（1）、变压器空载运行：
电压波形图电流波形图
空载输出波形图
结果分析：
通过显示波形可以看出，该空载实验中的电压和电流都趋于饱和状态，即完整的正弦波形图。
说明，该实验的变压器是饱和变压器，没有出现电流畸变。
（2）、变压器负载运行：
运行结果如下：
原边电流=24.8328
副边电流=42.8795
副边电压=214.3976
原边功率因素=0.9362
原边功率=8.8342e+003
副边功率因素=0.8000
副边功率=7.3546e+003
效率=1.2012
励磁电流=1.2036
铁损耗=43.4563
原边铜损耗=86.3337
副路铜损耗=64.3529
结果分析：
通过该仿真结果可以看出，它所输出的结果数据，与计算的结果大体一致。
由于所取值的数位不同而导致结果不一，不会影响数据。
（3）、直流电动机的转矩特性：
运行结果：
电动机的转矩特性图
结果分析：
通过上面输出曲线可以看出，在该仿真设计中，主磁通的数据不受负载的影响。
而且，该输出图显示符合所学知识的特性图曲线。
（4）、直流电动机的机械特性：
运行结果：
并励电动机械特性串励电动机械特性
电动机的机械特性图
结果分析：
从图中可以看出，随着Te的增大，并励电动机的机械特性呈现线性递减趋势，最后为0；串励电动机的机械特性是先快速递减，后趋于平衡。
（5）直流电动机的软启动：
运行结果：
电压转速电流转矩
直流电动机的软启动输出波形图
结果分析：
如上图所示输出波形，可以看出，随时间变化，软启动的电压和转速都会出现快速增长趋势，后趋于平衡；而电流与转速在经过快速增长后，会急速下降，最后趋于稳定。
（6）、直流电动机的调压调速：
运行结果：
电压转速电流转矩
直流电动机的调压调速输出波形图
结果分析：
从图中可以得出，在该仿真中，电流一直保持稳定。
电压先是快速增长再下降趋于平很，转速与转矩都是呈现递减趋势，在电压下降时，出现低谷，再重新趋于稳定。
这有助于我们在运行时，更加在稳定时进行，避免损伤机器。
（7）、直流电动机的能耗制动：
仿真结果如下:
制动前结果：
转速电流电压
直流电动机的嫩好制动前运行结果图
制动后结果：
转速电流电压
直流电动机的能耗制动后运行图
结果分析：
通过制动前后的数据，我们可以看出，制动后比制动前，转速逐渐降为0，停止运转；电流从负端也逐渐为0；电压从稳定状态由0达到最大值，后降为0.
（8）、三相异步电动机的机械特性：
运行结果如下：
三相异步电动机的机械特性图
结果分析：
从图中所显示的曲线图可以看出：
电阻的大小不同，三相异步电动机的机械特性也就不同；并且随着电阻的增大，其特性曲线的曲折度也逐渐降低，最后都将趋于平衡。
（9）、三相异步电动机的串电阻启动
运行结果如下：
转子电流定子电流转速转矩
三相异步电动机的串电阻启动波形图
三相异步电动机的电压输出波形图
结果分析：
从图中可以看出，电压的输出波形为失真的正弦波，但幅值都在380。
在其电动机启动时，转子电流，定子电流，转速转矩都有巨大的变化，启动后趋于平稳运行。
其变化波形经过多次调整后恢复平衡。
（10）、三相异步电动机的调压调速
运行结果如下：
转子电流定子电流转速转矩
三相异步电动机的调压调速波形图
三相异步电动机的调压调速输出电压波形
结果分析：
从图中输出波形可以看出，电压波形是饱和的正弦波，在变压调速时，转子，定子的电流都会出现一段时间的上下震荡调整；转速会快速上升，最后趋于稳定；转矩会在变化后出现下降，最后为0，停止运转。
这些数据有助于我们调速时避免出现的错误。
（11）、三相异步电动机的反转：
运行结果如下：
转子电流定子电流转速转矩
三相异步电动机的反转特性图
三相异步电动机的电压波形
结果分析：
从图中看出，电压保持不变的饱和正弦波输出；在反转时，转子电流与定子电流都会出现一段时间的上下震荡，转速快速从0，开始反转，最后稳定；转矩则从负值经过震荡后上升为0.在转速稳定时，电流、转矩都为0.
（12）、三相异步电动机的能耗制动：
运行结果如下：
制动前：
转子电流定子电流转速转矩
三相异步电动机能耗制动前输出波形图
制动后：
转子电流定子电流转速转矩
三相异步电动机能耗制动后输出波形图
结果分析：
从输出的波形可以看出，制动前后，转子的电流从失真状态变为饱和，最后降为0；定子电流则从稳定的0，上升至稳定的60；转速从最大值转为0；转矩从最大正值变为最大负值，经过上升后，增大为0.通过这些数据可以对我们以后的操作有了进一步的了解，便免以后在试验时，发生事故。
可以避免一些在制动时所产生的问题。
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